【正文】 機(jī)的工頻/變頻運(yùn)行需6個(gè)輸入點(diǎn)，控制系統(tǒng)停止運(yùn)行需1個(gè)輸入點(diǎn)，檢測(cè)電機(jī)是否過(guò)載需3個(gè)輸入點(diǎn)，共需15個(gè)輸入點(diǎn)。本系統(tǒng)選用FXos30MRD型PLC。X0接起動(dòng)按鈕，X1接停止按鈕，X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的OL接口，X4接M1的熱繼電器，X5接M2的熱繼電器，X6接M3的熱繼電器。在同時(shí)控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KMKM0線(xiàn)圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進(jìn)行控制。對(duì)于需要更精密速度或快速響應(yīng)的場(chǎng)合，運(yùn)算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)的信號(hào)和保護(hù)電路信號(hào)，即防止因變頻器主電路的過(guò)電壓、過(guò)電流引起的損失外，還應(yīng)保護(hù)異步電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)等。其主電路由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸引在整流和逆變時(shí)產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。① 整流器最近大量使用的是二極管的交流器，它把工頻電源變換為直流電源。② 平波回路在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路的構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。④制動(dòng)回路異步電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)區(qū)域使用時(shí)（轉(zhuǎn)差率為負(fù)），再生能量?jī)?chǔ)存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。 典型的電壓型逆變器一例給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，稱(chēng)為控制電路。，僅以控制電路A部分構(gòu)成控制電路時(shí)，無(wú)速度檢測(cè)電路，為開(kāi)環(huán)控制?？刂齐娐分饕ǎ孩龠\(yùn)算電路將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、功率。③ 驅(qū)動(dòng)電路為驅(qū)動(dòng)主電路 器件的電路。④ 速度檢測(cè)電路以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸上的速度檢測(cè)器（TG、PLG等）的信號(hào)為速度信號(hào)送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。保護(hù)回路主要包括：（1）逆變器保護(hù)1）瞬時(shí)過(guò)電壓保護(hù)。交流器的輸出電流達(dá)到異常值，也同樣停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。逆變器輸出電流超過(guò)額定值，且持續(xù)流通達(dá)規(guī)定的時(shí)間以上，為了防止逆變器器件、線(xiàn)路等損壞要停止運(yùn)轉(zhuǎn)。過(guò)負(fù)載是由于負(fù)載的GD2（慣性）過(guò)大或因負(fù)載過(guò)大使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。采用逆變器使電動(dòng)機(jī)快速減速時(shí)，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時(shí)超過(guò)容許值。4）瞬時(shí)停電保護(hù)。但瞬時(shí)停電時(shí)間在10ms以上時(shí)，通常會(huì)使控制電路誤動(dòng)作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止運(yùn)轉(zhuǎn)。逆變器負(fù)載側(cè)接地時(shí)，為了保護(hù)逆變器，有時(shí)要有接地過(guò)電流保護(hù)功能。6）冷卻風(fēng)機(jī)異常。（2）異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)1）過(guò)載保護(hù)。動(dòng)作頻繁時(shí)可以考慮減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)載、增加電動(dòng)機(jī)及逆變器容量等。逆變器的輸出頻率或者異步電動(dòng)機(jī)的速度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，停止逆變器運(yùn)轉(zhuǎn)。急加速時(shí)，如果異步電動(dòng)機(jī)跟蹤遲緩，則過(guò)電流保護(hù)電路動(dòng)作，運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進(jìn)行（失速）。對(duì)于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)中的過(guò)電流，也進(jìn)行同樣的控制。減速時(shí)產(chǎn)生的再生能量使主電路直流電壓上升，為了防止再生過(guò)電壓保護(hù)電路動(dòng)作，在直流電壓下降之前要進(jìn)行控制，抑制頻率下降，防止失速再生過(guò)電壓。能實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)，減小電氣和機(jī)械沖擊噪音，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。4．由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，大大降低水質(zhì)污染的可能性：眾所周知南方氣候炎熱潮濕細(xì)菌和微生物極易繁殖和滋生尤其是高位水箱很容易生紅蟲(chóng)必須定期清洗改用變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備后只需一個(gè)低位水箱原來(lái)也有將水質(zhì)污染降到最低限度。X2接變頻器的FU接口，X3接變頻器的OL接口。 PID調(diào)節(jié)器僅用P動(dòng)作控制，不能完全消除偏差。用PI控制時(shí)，能消除由改變目標(biāo)值和經(jīng)常的外來(lái)擾動(dòng)等引起的偏差。對(duì)有積分元件的負(fù)載系統(tǒng)可以單獨(dú)使用P動(dòng)作控制。偏差小時(shí)，P動(dòng)作的作用減小。在該場(chǎng)合，為使P動(dòng)作的振蕩衰減和系統(tǒng)穩(wěn)定，可用PD控制。利用I動(dòng)作消除偏差作用和用D動(dòng)作抑制振蕩作用，在結(jié)合P動(dòng)作就構(gòu)成了PID控制，本系統(tǒng)就是采用了這種方式。這種控制方式用于從產(chǎn)生偏差到出現(xiàn)響應(yīng)需要一定時(shí)間的負(fù)載系統(tǒng)(即實(shí)時(shí)性要求不高，工業(yè)上的過(guò)程控制系統(tǒng)一般都是此類(lèi)系統(tǒng)，本系統(tǒng)也比較適合PID調(diào)節(jié))效果比較好。若有偏差，則通過(guò)此功能的控制動(dòng)作使偏差為零。它比較適用于流量控制、壓力控制、溫度控制等過(guò)程量的控制。(2)軟件型：使用離散形式的PID控制算法在可編程序控制器(或單片機(jī))上做PID控制器此次使用硬件型控制形式。 PID控制接線(xiàn)圖壓力傳感器使用CYYZ1001型絕對(duì)壓力傳感器。傳感器由敏感芯體和信號(hào)調(diào)理電路組成，當(dāng)壓力作用于傳感器時(shí)，敏感芯體內(nèi)硅片上的惠斯登電橋的輸出電壓發(fā)生變化，信號(hào)調(diào)理電路將輸出的電壓信號(hào)作放大處理，同時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償、非線(xiàn)性補(bǔ)償，使傳感器的電性能滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)的要求。3V（DC）。 熱繼電器的選擇：選用最小的熱繼電器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)熱繼電器FR，F(xiàn)R1 FR2可選用規(guī)格其型號(hào)為T(mén)KE02TC，額定電流5－8A，F(xiàn)R3可選用規(guī)格其型號(hào)為T(mén)KE02UC，額定電流為6－9 A熔斷器的選擇：在控制回路中熔斷器FU選用RT18系列。元件符號(hào)型號(hào)個(gè)數(shù)可編程控制器PLCFXos30MRD1變頻器FRA540系列1接觸器KMSCE03C7水泵M1,M240160(I)A2M340160(I)1閘刀開(kāi)關(guān)QSHD11100/181熔斷器FU1，F(xiàn)U2RT18 6A2FU3RT18 8A1熱繼電器FR1 FR2TKE02TC2FR3KE02UC1按鈕SBLAY3—1110水泵符號(hào)型號(hào)流量(m3/h)揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kw)M1,M240160(I)A11282900M340160(I)322900變頻器適用電機(jī)容量（KW)輸出額定容量(KVA)輸出額定電流（A）過(guò)載能力電源額定輸入交流電壓/頻率冷卻方式（三菱）12150%60s ,200% (反時(shí)限特性)3相，380V至480V 50Hz/60Hz強(qiáng)制風(fēng)冷 變頻器的參數(shù)4 PLC控制及編程 PLC控制PLC在系統(tǒng)中的作用是控制交流接觸器組進(jìn)行工頻—變頻的切換和水泵工作數(shù)量的調(diào)整。如果是手動(dòng)運(yùn)行模式則進(jìn)行手動(dòng)操作，人們根據(jù)自己的需要操作相應(yīng)的按鈕，系統(tǒng)根據(jù)按鈕執(zhí)行相應(yīng)操作。手動(dòng)模式主要是解決系統(tǒng)出錯(cuò)或器件出問(wèn)題在自動(dòng)運(yùn)行模式中，如果PLC接到頻率上限信號(hào)，則執(zhí)行增泵程序，增加水泵的工作數(shù)量。沒(méi)接到信號(hào)就保持現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)。按下SB10手動(dòng)啟動(dòng)變頻器。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時(shí)，用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲，當(dāng)壓力過(guò)大時(shí)，可以手動(dòng)按下SBn（n=2,4,6）按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行。 自動(dòng)運(yùn)行由PLC分別控制某臺(tái)電機(jī)工頻和變頻繼電器，在條件成立時(shí)，進(jìn)行增泵升壓和減泵降壓控制. 升壓控制：系統(tǒng)工作時(shí)，每臺(tái)水泵處于三種狀態(tài)之一，即工頻電網(wǎng)拖動(dòng)狀態(tài)、供水管道內(nèi)水壓力為零，在控制系統(tǒng)作用下，變頻器開(kāi)始運(yùn)行，第一臺(tái)水泵M1，啟動(dòng)且轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值，其供水量與用水量相平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，通過(guò)壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)水泵按設(shè)定速率加速到另一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。同時(shí)，使第二臺(tái)水泵M2投入變頻器并變速運(yùn)行，系統(tǒng)恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，直到水壓達(dá)到設(shè)定值為止。 編程及介紹 總程序的順序功能圖 系統(tǒng)分為自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩部分。 自動(dòng)運(yùn)行順序功能圖 Y0接KM0控制M1的變頻運(yùn)行，Y1接KM1控制M1的工頻運(yùn)行；Y2接KM2控制M2的變頻運(yùn)行，Y3接KM3控制M2的工頻運(yùn)行；Y4接KM4控制M3的變頻運(yùn)行，Y5接KM5控制M3的工頻運(yùn)行系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)，KM1閉合，1泵以變頻方式運(yùn)行。如果再次接收到變頻器上限信號(hào)，則KM3斷開(kāi)KM2吸合，第2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，3水泵變頻起動(dòng)。再次接到下限信號(hào)就關(guān)閉KMKM0，吸合KM1，只剩1水泵變頻運(yùn)行。在同是控制M1電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)接觸器KMKM0線(xiàn)圈中分別串入了對(duì)方的常閉觸頭形成電氣互鎖。系統(tǒng)的每步動(dòng)作都必須有相應(yīng)的操作。當(dāng)用戶(hù)按下SBn（n=1，3，5）三臺(tái)電機(jī)分別處于工頻運(yùn)行，當(dāng)用戶(hù)按下SBn（n=2，4，6）三臺(tái)電機(jī)分別處于變頻運(yùn)行。（如1電機(jī)，如果控制它工作的SB1,SB2按鈕被同時(shí)按下則發(fā)出警報(bào)且電機(jī)無(wú)法起動(dòng)。起動(dòng)1泵按下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)檢測(cè)采用那種運(yùn)行模式。變頻起動(dòng)1水泵。起動(dòng)1，2，3泵：再次接收到變頻器上限信號(hào)，則KM3斷開(kāi)KM2吸合，第2水泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，3水泵變頻起動(dòng)。起動(dòng)1，2泵：輸出的下限信號(hào)使PLC關(guān)閉KMKM2，開(kāi)啟KM3，2水泵變頻起動(dòng)。（2）手動(dòng)運(yùn)行部分 (2)手動(dòng)運(yùn)行部分按下手動(dòng)起動(dòng)按鈕SB10，手動(dòng)起動(dòng)變頻器。按下SB4,斷開(kāi)KM2，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng)M2在變頻電源下運(yùn)行。按下SB1,斷開(kāi)KM1，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng)M1在工頻電源下運(yùn)行。按下SB5,斷開(kāi)KM5，在10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后起動(dòng)M3在工頻電源下運(yùn)行。電機(jī)只能在一種頻率下運(yùn)行，當(dāng)電機(jī)工頻/變頻同時(shí)打開(kāi)時(shí)將發(fā)出警報(bào)且電機(jī)停止運(yùn)行。結(jié)束語(yǔ)本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用PCL控制變頻器進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，按實(shí)際需要隨意設(shè)定壓力給定值，根據(jù)壓差調(diào)整水泵的工作情況，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運(yùn)行，在啟動(dòng)時(shí)壓力波動(dòng)小，可控制在給定值的5%范圍內(nèi)。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動(dòng)控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，節(jié)約管理費(fèi)用。目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水場(chǎng)合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻但壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。參考文獻(xiàn)[1]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[2]吳忠智，吳加林。[8]趙小惠，(2)：1820[9](4)：48，49[10]，2006 21(4)[11]劉大銘，2006(3): 251一257。老師淵博的學(xué)識(shí)，優(yōu)秀的師德，深厚的學(xué)術(shù)造詣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。在論文工作中，戴老師為我提供了大量的研究資料，并給予了精心指導(dǎo)，從開(kāi)題到實(shí)驗(yàn)研究到論文撰寫(xiě)，提出了很多非常好的意見(jiàn)和建議。在此，向支持與幫助我的同學(xué)和在三年中教導(dǎo)我的老師表示最衷心的感謝。 感謝評(píng)閱和閱讀本文的老師為此付出的辛勤